Энергия топлива. Удельная теплота сгорания

1. Топливо и его виды

После изу­че­ния во­про­сов, свя­зан­ных с ко­ли­че­ством теп­ло­ты и удель­ной теп­ло­ём­ко­стью, пе­рей­дём к рас­смот­ре­нию ко­ли­че­ства теп­ло­ты, вы­де­ля­е­мо­го при сжи­га­нии топ­ли­ва.

Опре­де­ле­ние: Топ­ли­во – го­рю­чее ве­ще­ство, ко­то­рое даёт тепло и яв­ля­ет­ся ис­точ­ни­ком энер­гии.

Топ­ли­во бы­ва­ет твёр­дым, жид­ким и га­зо­об­раз­ным.

К твёр­дым видам топ­ли­ва от­но­сят уголь и торф (рис. 1).

К жид­ким видам топ­ли­ва от­но­сят нефть, бен­зин и дру­гие неф­те­про­дук­ты (рис. 2).

К га­зо­об­раз­ным видам топ­ли­ва от­но­сят при­род­ный газ (рис. 3).

От­дель­но можно вы­де­лить очень рас­про­стра­нён­ное в по­след­нее время – ядер­ное топ­ли­во.

Рис. 1. Ка­мен­ный уголь

Рис. 2. Нефть

Рис. 3. При­род­ный газ

Сго­ра­ние топ­ли­ва – это хи­ми­че­ский про­цесс, ко­то­рый яв­ля­ет­ся окис­ли­тель­ным. При сго­ра­нии атомы уг­ле­ро­да  со­еди­ня­ют­ся с ато­ма­ми кис­ло­ро­да , об­ра­зуя мо­ле­ку­лы. В ре­зуль­та­те этого вы­де­ля­ет­ся энер­гия, ко­то­рую и ис­поль­зу­ет че­ло­век в своих целях.

Для ха­рак­те­ри­сти­ки топ­ли­ва ис­поль­зу­ет­ся такая ха­рак­те­ри­сти­ка, как теп­ло­твор­ность. Теп­ло­твор­ность по­ка­зы­ва­ет ко­ли­че­ство теп­ло­ты, ко­то­рое вы­де­ля­ет­ся при сго­ра­нии  топ­ли­ва.

В фи­зи­ке теп­ло­твор­но­сти со­от­вет­ству­ет по­ня­тие удель­ной теп­ло­ты сго­ра­ния ве­ще­ства.

2. Удельная теплота сгорания топлива

Опре­де­ле­ние: Удель­ная теп­ло­та сго­ра­ния – фи­зи­че­ская ве­ли­чи­на, ха­рак­те­ри­зу­ю­щая, какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты вы­де­ля­ет­ся при пол­ном сго­ра­нии  топ­ли­ва.

Удель­ная теп­ло­та сго­ра­ния обо­зна­ча­ет бук­вой . Еди­ни­ца из­ме­ре­ния:

.

В еди­ни­цах из­ме­ре­ния от­сут­ству­ет , так как сго­ра­ние топ­ли­ва про­ис­хо­дит прак­ти­че­ски при неиз­мен­ной тем­пе­ра­ту­ре.

 опре­де­ля­ет­ся опыт­ным путём с по­мо­щью слож­ных при­бо­ров. Од­на­ко для ре­ше­ния задач су­ще­ству­ют спе­ци­аль­ные таб­ли­цы. Ниже при­ве­дём зна­че­ния удель­ной теп­ло­ты сго­ра­ния для неко­то­рых видов топ­ли­ва.

Таб­ли­ца 1. Удель­ная теп­ло­та сго­ра­ния неко­то­рых ве­ществ.

Из при­ве­ден­ных ве­ли­чин видно, что при сго­ра­нии вы­де­ля­ет­ся огром­ное ко­ли­че­ство теп­ло­ты, по­это­му ис­поль­зу­ют­ся  (ме­га­д­жо­у­ли) и  (ги­га­д­жо­у­ли).

3. Количество теплоты при сгорании топлива

Для вы­чис­ле­ния ко­ли­че­ства теп­ло­ты, ко­то­рое вы­де­ля­ет­ся при сго­ра­нии топ­ли­ва, ис­поль­зу­ет­ся сле­ду­ю­щая фор­му­ла:

,

здесь:  – масса топ­ли­ва (кг),  – удель­ная теп­ло­та сго­ра­ния топ­ли­ва ().

В за­клю­че­ние за­ме­тим, что боль­шая часть топ­ли­ва, ко­то­рое ис­поль­зу­ет­ся че­ло­ве­че­ством, за­па­се­на с по­мо­щью сол­неч­ной энер­гии. Уголь, нефть, газ – всё это об­ра­зо­ва­лось на Земле бла­го­да­ря воз­дей­ствию Солн­ца.

На сле­ду­ю­щем уроке мы по­го­во­рим о за­коне со­хра­не­ния и пре­вра­ще­ния энер­гии в ме­ха­ни­че­ских и теп­ло­вых про­цес­сах.